Водоопреснительные установки.

Методы опреснения.

Потребности судов и СЭУ в пресной воде могут быть удовлетворены за счет судовых запасов и в результате работы водоопреснительной установки.

Процесс получения пресной воды из соленой морской называется опреснением.

Существует много способов опреснения морской воды: дистилляция, кристаллогидратный, гиперфильтрация, электродиализ.

Дистилляция – один из самых старых способов опреснения, применявшийся еще на судах парусного флота.

1 – испарительный сосуд

2 - конденсатор

Забортная морская вода нагревается в специальном испарительном сосуде 1 за счет теплоты водяного пара П1, который в процессе передачи теплоты забортной воде превращается в конденсат К.

При нагреве морской воды до температуры кипения образуется пар П2, который почти не содержит солей. Соли из испарителя 1 отводятся в виде рассола Р.

Образующийся в процессе кипения морской воды пар П2, называемый вторичным, поступает в конденсатор 2, где, конденсируясь, он превращается в дистиллят Д.

Способ дистилляции является основным при опреснении морской воды на судах. К его недостаткам относятся большая энергоемкость (на испарение 1кг соленой воды расходуется 2, 25 МДж тепловой энергии) и отложения солей жесткости при кипении морской воды на поверхностях нагревательных элементов.

Кристаллогидратный способ основан на известном физическом явлении – при достаточно медленном охлаждении морской воды ниже температуры замерзания (-2⁰С) образуются кристаллы льда, которые, как и пар, не содержат солей.

В судовых условиях данный способ опреснения практически не применяется ввиду больших энергозатрат и сложного сопутствующего оборудования (холодильных машин).

Электродиализ основан на способности полупроницаемых мембран из полимерных материалов пропускать при наложении электростатического поля ионы солей только одного знака. При чередовании таких мембран и подаче на них электрического напряжения образуются камеры концентрации 2, в которых будет собираться рассол, и камеры обессоливания 1, в которых будет образовываться дистиллят Д.

В электродиализных ВОУ отсутствуют большие затраты энергии (энергия затрачивается на создание электростатического поля и прокачивание воды через опреснительные камеры). Для получения качественного дистиллята необходимо многократно прокачивать соленую воду через опреснительные камеры.

ВОУ такого типа нашли применение на судах небольшого водоизмещения и считаются перспективными. Такой метод является самым эффективным при опреснении слабосоленых вод и поэтому его следует применять на судах с ограниченным районом плавания в морях с низким солесодержанием воды (Балтийское море и моря Северного Ледовитого океана).

Классификация судовых ВОУ.

По назначению все судовые опреснительные установки делятся на две группы:

- установки для приготовления бытовой и технической воды (на судах с ДУ и ГТУ);

- испарители котловой воды (ИКВ), в которых получают дистиллят и бидистиллят для котельных установок (на судах с ПТУ).

По способу кипения морской воды:

- поверхностные ВОУ, в которых морская вода испаряется с поверхности нагревательных элементов;

- адиабатные (бесповерхностные), в которых теплота подводится к морской воде в отдельном подогревателе; вода при этом не испаряется, а пар образуется с поверхности струй морской воды при снижении давления воды в испарительном сосуде.

Принципиальная схема одноступенчатой адиабатной ВОУ.

1 – подогреватель

2 – испарительный сосуд

3 – рассольный сосуд

4 – конденсатор

5 – вакуумный насос

6 – дистиллятный насос

Главное отличие адиабатных ВОУ от поверхностных состоит в том, что теплота к морской воде подводится в отдельном паровом (или водяном) подогревателе 1, в котором вода находится под давлением выше атмосферного. В испарительном сосуде 2 давление поддерживается меньше атмосферного, и попадающая туда морская вода оказывается в перегретом состоянии, благодаря чему с поверхности ее струй небольшая часть (1-2%) испаряется. Эти пары, свободные от солей, поступают затем в конденсатор 4, откуда уже в виде дистиллята Д забирается дистиллятным насосом 6. рассол удаляется насосом 3 (позицией 5 обозначен вакуум-насос).

Масса и стоимость ВОУ адиабатного типа на 30-40% выше, чем ВОУ поверхностного типа, однако они имеют больший период работы между очередными чистками поверхности нагревательных элементов.

ВОУ адиабатного типа могут выполняться многоступенчатыми с числом ступеней от 3 до 5 и использоваться на пассажирских судах и промысловых базах, где их производительность достигает 200 т\сут. Для подогрева морской воды в ВОУ применяют два вида теплоносителей: водяной пар низкого давления и нагретую до 70-90⁰С пресную воду. Электрическая (или механическая) энергия в таких установках используется для привода механизмов (насосов, компрессоров) и в средствах автоматики. В зависимость от давления кипения морской воды, соотношения между производительностью ВОУ и количеством рассола, продуваемого из испарительного сосуда, расход электроэнергии на выработку 1т. дистиллята составляет от 10 до 20 кВт× ч.

По числу ступеней испарения:

- одноступенчатые

- многоступенчатые

По давлению кипения морской воды:

- вакуумные с давлением кипения меньше атмосферного

- атмосферные – с давлением кипения равным или большим атмосферного

Атмосферные ВОУ из-за сильного накипеобразования на поверхности нагрева и больших затрат топлива на опреснение в настоящее время не применяются.

Самыми распространенными на судах морского транспортного флота являются водоопреснительные установки поверхностного типа.

В качестве греющей среды в опреснительных установках теплоходов может использоваться либо пар (отечественные установки серии П), либо горячая пресная вода из системы охлаждения дизелей (в утилизационных вакуумных установках серии Д).

Утилизация теплоты охлаждающей воды двигателей в глубоковакуумном опреснителе дает заметный экономический эффект. Это важно потому, что использовать теплоту охлаждающей воды для других целей трудно, так как обычно температура воды в системе охлаждения (60¸ 80⁰С) на 20¸ 50⁰С ниже, чем температура греющих сред, требуемая для интенсивного теплообмена.

Экономичность опреснительной установки характеризуется удельным расходом теплоты на получение дистиллята и удельным расходом электроэнергии на привод насосов. В существующих опреснительных установках расход электроэнергии на 1т. дистиллята составляет 5-12 кВт× ч.

Судовые средства защиты окружающей среды (станции очистки нефтесодержащих и сточных вод).

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8910 11 12 Следующая ⇒